CN109591658A - 电池管理装置、方法及芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种电池管理装置、方法及芯片，装置包括：模数转换模块与第一电源接入端、第二电源接入端及阻抗测量模块连接；模数转换模块用于在接入电源和阻抗测量模块之间实现模数转换；接入电源为：所以电池管理装置工作时，第一电源接入端和第二电源接入端接入的电源；阻抗测量模块还与比较器模块、驱动模块连接；阻抗测量模块用于测试接入电源的阻抗，比较器模块用于补偿驱动模块和激励信号产生模块产生的延迟；驱动模块用于驱动电池管理装置工作；激励信号产生模块与比较器模块、驱动模块、第一电源接入端和第二电源接入端连接。本发明实施例中，可以通过精确测试阻抗的形式，实现对待测电源性能指标的准确测量。

Description

电池管理装置、方法及芯片
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及电池管理装置、方法及芯片。
背景技术
随着新能源技术的发展，混合电动汽车及电动汽车得到越来越多的研究。在混合电动汽车及电动汽车中，电池是动力来源，电池的健康状态是混合电动汽车及电动汽车的重要指标。
现有技术中，进行电池指标管理时，通常是对电池的温度指标进行管理，会通过传感器等对电池的温度进行检测，并设置两到三个控制数值，温度达到某个设定的限定高温时，电池管理系统可以通过限制电池的输出功率等对电池进行管理。
然而，现有技术中在对电池进行测量管理时，只有当电池的温度达到一定值时，才能进行相应的管理，温度值的测量容易受外界温度等的影响，测量不够精确，导致不能对电池进行较好的管理。
发明内容
本发明实施例提供电池管理装置、方法及芯片，以解决电池管理时指标测试不准确的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电池管理装置，包括：
模数转换模块、阻抗测量模块、比较器模块、驱动模块、激励信号产生模块、第一电源接入端、第二电源接入端；
所述模数转换模块与所述第一电源接入端、所述第二电源接入端及所述阻抗测量模块连接；所述模数转换模块用于在接入电源和所述阻抗测量模块之间实现模数转换；所述接入电源为：所以电池管理装置工作时，所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入的电源；
所述阻抗测量模块还与所述比较器模块、所述驱动模块连接；所述阻抗测量模块用于测试所述接入电源的阻抗，所述比较器模块用于补偿所述驱动模块和所述激励信号产生模块产生的延迟；所述驱动模块用于驱动所述电池管理装置工作；
所述激励信号产生模块与所述比较器模块、所述驱动模块、第一电源接入端和所述第二电源接入端连接，所述激励信号产生模块用于产生激励信号。
第一方面，本发明实施例还提供了一种电池管理方法，所述方法应用于任一上述的电池管理装置，所述方法包括：
当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述预制直流电源时，测算出延迟值；
设定所述寄存器单元的寄存器值为所述延迟值；
当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述待测电源时，测算出所述待测电源的阻抗值。
第二方面，本发明实施例另外还提供了一种芯片，包括任一上述的电池管理装置，其中，至少一个所述电池管理装置级联连接；每个所述电池管理装置对应管理一个待测电源。
本发明实施例提供了包括模数转换模块、阻抗测量模块、比较器模块、驱动模块、激励信号产生模块、第一电源接入端、第二电源接入端搭的电源管理装置，比较器模块可以补偿驱动模块和激励信号产生模块产生的延迟，使得阻抗测量模块可以准确测出第一电源接入端和第二电源接入端所接入的待测电源(如电池)的阻抗，阻抗是反映电池SOH(state-of-health，健康状态)、SOC(state-of-charge，负载状态)的最好指标，并且阻抗的结果和电池的温度存在对应的关系，因此，通过本发明实施例的电源管理装置，可以通过精确测试阻抗的形式，实现对待测电源性能指标的准确测量。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种电池管理装置的结构框图；
图2是本发明移动终端实施例二的一种电池管理方法的步骤流程图；
图3是本发明实施例的一种电池管理芯片的级联示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例一】
参照图1，示出了本发明实施例中的一种电池管理装置的结构框图。
本发明实施例中，电池管理装置可以应用于汽车电池管理系统(BMS，BatteryManagement System)，通过电池管理装置可以对电池的性能进行精确测量。
本发明实施例中，参照图1，所述电池管理装置包括：模数转换模块10、阻抗测量模块20、比较器模块30、驱动模块40、激励信号产生模块50、第一电源接入端61、第二电源接入端62；
所述模数转换模块10与所述第一电源接入端61、所述第二电源接入端62及所述阻抗测量模块20连接；所述模数转换模块10用于在接入电源和所述阻抗测量模块20之间实现模数转换；所述接入电源为：所以电池管理装置工作时，所述第一电源接入端61和所述第二电源接入端62接入的电源；所述阻抗测量模块20还与所述比较器模块30、所述驱动模块40连接；所述阻抗测量模块20用于测试所述接入电源的阻抗，所述比较器模块30用于补偿所述驱动模块40和所述激励信号产生模块50产生的延迟；所述驱动模块40用于驱动所述电池管理装置工作；所述激励信号产生模块50与所述比较器模块30、所述驱动模块40、第一电源接入端61和所述第二电源接入端62连接，所述激励信号产生模块50用于产生激励信号。
本发明实施例中，在电池管理装置的第一电源接入端61和第二电源接入端62接入电源开始工作时，驱动模块40可以驱动激励信号产生模块50工作，通过激励信号产生模块50可以产生激励信号，激励信号是阻抗测量模块20进行阻抗测量时需要的信号；通过比较器模块30可以将用于反馈激励信号产生模块50中电压的反馈信号输出给阻抗测量模块20；在接入电压为理想电源(几乎不会产生相移的电源)时，阻抗测量模块20可以通过对比驱动模块40的输入信号，与比较器模块30的输出信号，很容易得到驱动模块40与激励信号产生模块50之间的延迟值，并将该延迟值设定为比较器模块30的补偿值，从而可以通过比较器模块30补偿测试电源阻抗时由驱动模块40与激励信号产生模块50产生的延迟，且模数转换模块10可以将采集到的接入电源的电压信号转换为数字信号，传输给阻抗测量模块20，从而在阻抗测量模块20中通过调制解调等处理得到精确的接入电源的阻抗。
本发明实施例中，电池的阻抗通常可以通过幅度和相位的方式表达，具体应用中，阻抗测量模块20可以通过正交等计算方法，测试出的接入电压的阻抗值，阻抗值通常包括阻抗实部值和阻抗虚部值，通过阻抗值的情况，可反映出接入电源的运行情况和温度情况，从而可以进一步对接入电源进行降低功率、关闭、充电等管理操作。
作为本发明实施例的一种优选方式，如图1所示，所述激励信号产生模块50包括：场效应单元51和电阻52；
所述场效应单元51的栅端与所述驱动模块40连接；所述场效应单元51的漏端与所述比较器模块30、所述电阻52的一端连接；所述场效应单元51的源端与所述第二接入端62连接；所述电阻52的另一端与所述第一接入端61连接。
本发明实施例中，通过驱动模块40可以控制场效应单元51的打开和关闭，并与外部电阻52一起形成回路，从而可以在电池管理装置构成的回路中产生激发电流，进而通过阻抗测量模块40可以计算电池内部的阻抗。
具体应用中，驱动模块的驱动能力越强，对电池管理装置中的面积占用会越大，尤其在电池管理装置设置在集成电路芯片时，驱动能力强的驱动模块会占用较大的面积开销，因此，为了降低电池管理装置的面积开销，通常设定驱动模块的驱动能力相对较小，较佳地，所述驱动模块的驱动功率满足第三预设条件，具体应用中，驱动功率满足第三预设条件可以是，驱动功率小于预设功率，其中预设功率可以由本领域技术人员根据实际的应用场景确定，本发明实施例对此不作具体限定。
具体应用中，如果驱动模块40的驱动能力较弱，而场效应单元51的栅端和远端的寄生参数电容值较大的话，驱动模块40与场效应单元51的信号传播会存在较大延迟，然而，为了产生具有较好信噪比性能的激励信号(例如激发电流)，通常需要设定具有较大尺寸寄生参数电容的场效应单元51，且为了提升测量精度，通常会设定场效应单元51有较小的漏源电阻；较佳的，所述场效应单元的寄生参数电容值满足第一预设条件；所述场效应单元的漏源电阻满足第二预设条件，所述漏源电阻为所述场效应单元的源端与漏端之间的电阻。具体应用中，寄生参数电容值满足第一预设条件可以是，寄生参数电容值大于预设电容值，其中预设电容值可以由本领域技术人员根据实际的应用场景确定，本发明实施例对此不作具体限定；漏源电阻满足第二预设条件可以是，漏源电阻值小于预设电阻值，其中预设电阻值可以由本领域技术人员根据实际的应用场景确定，本发明实施例对此不作具体限定。
本发明实施例中，比较器模块30可以监测场效应单元51的漏端电压，比较器模块30可以是比驱动模块40与场效应单元51之间的延迟小很多的高速比较器，通过对比驱动模块40的输入信号和比较器模块30的输出信号，可以很容易的算出驱动模块40与场效应单元51之间的延迟值，较佳地，比较器模块30包括寄存器单元，则可以将寄存器单元中的寄存器值设定为该延迟值，从而补偿由驱动模块40与场效应单元51造成延迟。
实际应用中，可以在电池管理装置中的各模块组装完毕后，将电池管理装置接入到理想电源中，确定出比较器模块30中寄存器单元中应当设置的延迟值，则该延迟值是符合该电池管理装置的延迟值，在后续的通过电池管理装置对实际电池管理时，可以得到准确的电池阻抗值。
作为本发明实施例的一种优选方式，所述接入电源包括：预设直流电源、待测电源；所述阻抗测量模块20还用于：当所述第一电源接入端61和所述第二电源接入端62接入所述预制直流电源时，测算出延迟值；所述寄存器单元用于，设定寄存器值为所述延迟值；所述阻抗测量模块20还用于：当所述第一电源接入端61和所述第二电源接入端62接入所述待测电源时，测算出所述待测电源的阻抗值。
本发明实施例中，预设直流电源可以是接近理想的电源，几乎不会产生相移，因此，当第一电源接入端61和第二电源接入端62接入预制直流电源时，阻抗测量模块20可以测试出由驱动模块40与场效应单元51造成的延迟值；将比较器模块30中的寄存器单元中，设定寄存器值为该延迟值，则可以补偿由驱动模块40与场效应单元51造成的延迟；当第一电源接入端61和第二电源接入端62接入待测电源时，就可以避免将由驱动模块40与场效应单元51造成的延迟误算为待测电压的延迟，所测算出的待测电源的阻抗值更加准确。
本发明实施例中，通过比较器模块30可以驱动模块40与场效应单元51造成的延迟，且比较器模块30还可以用于检测场效应单元51的性能，满足电池管理的需要，且比较器模块只需要很小的面积开销。
具体应用中，场效应单元51可以是MOSFET管，也可以是其他的场效应管，本发明实施例对场效应单元不作具体限定。
综上所述，本发明实施例提供了包括模数转换模块、阻抗测量模块、比较器模块、驱动模块、激励信号产生模块、第一电源接入端、第二电源接入端搭的电源管理装置，比较器模块可以补偿驱动模块和激励信号产生模块产生的延迟，使得阻抗测量模块可以准确测出第一电源接入端和第二电源接入端所接入的待测电源(如电池)的阻抗，阻抗是反映电池SOH(state-of-health，健康状态)、SOC(state-of-charge，负载状态)的最好指标，并且阻抗的结果和电池的温度存在对应的关系，因此，通过本发明实施例的电源管理装置，可以通过精确测试阻抗的形式，实现对待测电源性能指标的准确测量。
需要说明的是，对于前述的装置实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的模块组合，但是本领域技术人员应该知悉，依据本发明，某些模块可以采用其他部件进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作或模块并不一定是本发明所必需的。
【实施例二】
参照图2，示出了本发明实施例中的一种电池管理方法的步骤流程图。该方法可以应用于上述任一的电池管理装置中，该方法包括：
步骤101：当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述预制直流电源时，测算出延迟值。
本发明实施例中，预设直流电源可以是接近理想的电源，几乎不会产生相移，阻抗测量模块可以测算出延迟值。
步骤102：设定所述寄存器单元的寄存器值为所述延迟值。
本发明实施例中，可以在比较器模块中，将寄存器单元的寄存器值设定为通过步骤101测算出的延迟值。
步骤103：当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述待测电源时，测算出所述待测电源的阻抗值。
本发明实施例中，比较器模块可以补偿由驱动模块与场效应单元造成的延迟；当第一电源接入端和第二电源接入端接入待测电源时，就可以避免将由驱动模块与场效应单元造成的延迟误算为待测电压的延迟，所测算出的待测电源的阻抗值更加准确。
优选地，所述方法还包括：根据所述待测电源的阻抗值，对所述待测电池进行管理。
本发明实施例中，根据待测电压的阻抗值，可以反映出待测电源的性能指标，进而可以对待测电压进行管理。
综上所述，本发明实施例提供了包括模数转换模块、阻抗测量模块、比较器模块、驱动模块、激励信号产生模块、第一电源接入端、第二电源接入端搭的电源管理装置，比较器模块可以补偿驱动模块和激励信号产生模块产生的延迟，使得阻抗测量模块可以准确测出第一电源接入端和第二电源接入端所接入的待测电源(如电池)的阻抗，阻抗是反映电池SOH(state-of-health，健康状态)、SOC(state-of-charge，负载状态)的最好指标，并且阻抗的结果和电池的温度存在对应的关系，因此，通过本发明实施例的电源管理装置，可以通过精确测试阻抗的形式，实现对待测电源性能指标的准确测量。
上述电池管理方法能够实现图1的装置实施例中各模块实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种电池管理芯片，包括至少一个上述任一所述的电池管理装置，其中，至少一个所述电池管理装置级联连接；每个所述电池管理装置对应管理一个待测电源。
具体应用中，可以如图3所示，一个电池管理装置70对应管理一个电池，多个电池管理装置可以级联连接，通过区域管理器可以对个电池管理装置进行统一管理。
本发明实施例中的电池管理芯片中，一个电池管理装置管理一个电池，可以实现对每个电池的精准管理。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。
在此提供的电池管理装置不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造具有本发明方案的系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的电池管理方法的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池管理装置，其特征在于，所述装置包括：模数转换模块、阻抗测量模块、比较器模块、驱动模块、激励信号产生模块、第一电源接入端、第二电源接入端；
所述模数转换模块与所述第一电源接入端、所述第二电源接入端及所述阻抗测量模块连接；所述模数转换模块用于在接入电源和所述阻抗测量模块之间实现模数转换；所述接入电源为：所以电池管理装置工作时，所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入的电源；
所述阻抗测量模块还与所述比较器模块、所述驱动模块连接；所述阻抗测量模块用于测试所述接入电源的阻抗，所述比较器模块用于补偿所述驱动模块和所述激励信号产生模块产生的延迟；所述驱动模块用于驱动所述电池管理装置工作；
所述激励信号产生模块与所述比较器模块、所述驱动模块、第一电源接入端和所述第二电源接入端连接，所述激励信号产生模块用于产生激励信号。
2.根据权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述激励信号产生模块包括：场效应单元和电阻；
所述场效应单元的栅端与所述驱动模块连接；
所述场效应单元的漏端与所述比较器模块、所述电阻的一端连接；
所述场效应单元的源端与所述第二接入端连接；
所述电阻的另一端与所述第一接入端连接。
3.根据权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，所述场效应单元的寄生参数电容值满足第一预设条件。
4.根据权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，所述场效应单元的漏源电阻满足第二预设条件，所述漏源电阻为所述场效应单元的源端与漏端之间的电阻。
5.根据权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，所述驱动模块的驱动功率满足第三预设条件。
6.根据权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述比较器模块包括寄存器单元，所述接入电源包括：预设直流电源、待测电源；
所述阻抗测量模块还用于：当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述预制直流电源时，测算出延迟值；
所述寄存器单元用于，设定寄存器值为所述延迟值；
所述阻抗测量模块还用于：当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述待测电源时，测算出所述待测电源的阻抗值。
7.根据权利要求1至6任一所述的电池管理装置，其特征在于，所述装置应用于汽车电池管理系统。
8.一种电池管理方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一所述的电池管理装置，所述方法包括：
当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述预制直流电源时，测算出延迟值；
设定所述寄存器单元的寄存器值为所述延迟值；
当所述第一电源接入端和所述第二电源接入端接入所述待测电源时，测算出所述待测电源的阻抗值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述待测电源的阻抗值，对所述待测电池进行管理。
10.一种电池管理芯片，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至5任一所述的电池管理装置，其中，至少一个所述电池管理装置级联连接；每个所述电池管理装置对应管理一个待测电源。
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